linux系统磁盘管理

一、磁盘设备基础知识

1、一切皆文件

   文件操作：create(),open(), read(), write(), close()

2、设备文件：关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信

设备号码：

主设备号：major number, 标识设备类型

次设备号：minor number, 标识同一类型下的不同设备

3、硬盘接口类型

并行：

IDE：133MB/s

SCSI：640MB/s

串口：

SATA：6Gbps

SAS：6Gbps

USB：480MB/s

4、磁盘设备的设备文件命名：/dev/DEV_FILE

IDE: /dev/hd

SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd

5、不同设备：a-z

/dev/sda, /dev/sdb, ...

6、同一设备上的不同分区：1,2, ...

/dev/sda1, /dev/sda5

sda（MBR模式）

sda1:第一个主分区

sda2:第二个主分区

sda3:第三个主分区

sda4:第四个主分区/第一个扩展分区

sda5:第一个逻辑分区

7、硬盘存储术语

head：磁头

track：磁道

cylinder: 柱面

secotr: 扇区，512bytes

8、磁盘分区的作用

优化I/O性能

实现磁盘空间配额限制

提高修复速度

隔离系统和程序

安装多个OS

9、如何才能使用分区空间

设备识别

设备分区

创建文件系统

标记文件系统

在/etc/fstab文件中创建条目

挂载新的文件系统

10、两种分区方式：MBR，GPT

（1）MBR分区: Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇区数，分区不超过2T

0磁道0扇区：512bytes——存储MBR信息

446bytes: boot loader

64bytes：分区表

16bytes: 标识一个分区

2bytes: 55AA

4个主分区；3主分区+1扩展分区(N个逻辑分区)

（2）GPT分区：GPT:GUID patition table 支持128个分区

使用64位，支持8Z（ 512Byte/block ）64Z （ 4096Byte/block）

使用128位UUID 表示磁盘和分区 GPT分区表自动备份在头和尾两份，并有CRC校验位

UEFI (统一扩展固件接口)硬件支持GPT

二、管理分区

列出块设备：blkid

通知内核重读分区表：partprobe

（一）创建分区工具

fdisk 创建MBR分区，也支持GPT，对于一块硬盘，最多只能管理15分区

gdisk 创建GPT分区

GNU parted 高级分区操作（创建、复制、调整大小等等）

（二）分区管理命令

进入分区管理：fdisk /dev/sdb 

gfisk /dev/sdb

子命令：

p 分区列表

t 更改分区类型

l 显示所有支持的分区类型

n 创建新分区

d 删除分区

w 保存并退出

q 不保存并退出 

block size标准：1024B、2048B、4096B

boot block：不能拿来存放数据，只能用来存放boot loader

（三）同步分区表

看内核是否已经识别新的分区：cat /proc/partations（partprobe操作的文件）

通知内核重新读取硬盘分区表命令

1、新增分区后用

partx -a -n M:N  /dev/DEVICEMN：是新增的区分号（下同）

centos6: –nr N-Mcentos6使用稍有区别

kpartx -af /dev/DEVICE强行重读分区表 6、7都可以使用

1、删除分区后用

partx -d -n M:N /dev/DEVICEMN：是删除的区分号（下同）

CentOS 5，7: 使用partprobe（增删都可用）

kpartx -af /dev/DEVICE强行重读分区表

partprobe [/dev/DEVICE]重读某个磁盘的分区信息

partprobe 直接使用时是重读所有磁盘分区信息

（四）parted命令：操作都是实时生效的，小心使用

用法：parted [选项]... [设备 [命令 [参数]...]...]

parted /dev/sdb mklabel gpt|msdos 将磁盘转换为GPT格式或MBR格式

parted /dev/sdb print 打印某个磁盘分区表

parted /dev/sdb mkpart primary 1 200 （默认M）分割出一个200M的分区

parted /dev/sdb rm 1 删除磁盘分区1

parted -l 打印所有磁盘的分区表

三、文件系统管理

（一）文件系统定义：

1、操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件结构称为文件管理系统,简称文件系统

2、从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，安全控制，日志，压缩，加密等

（二）常见文件系统类型

1、Linux文件系统: 

ext2, ext3, ext4扩展文件系统

VFS：Linux的虚拟文件系统

xfs（SGI）, btrfs（Oracle）

reiserfs, jfs（AIX）, swap

交换分区：swap光盘：iso9660

2、Windows：fat32, ntfs

3、Unix: FFS（fast）, UFS（unix）, JFS2

4、网络文件系统：NFS（linux常用网络文件系统）, CIFS（windows局域网文件系统）

5、集群文件系统：GFS2, OCFS2（oracle）

6、分布式文件系统：ceph, moosefs, mogilefs, glusterfs, Lustre

7、未经处理或者未经格式化产生的文件系统：RAW

 8、ext2和ext3、ext4的区别：

ext2：非日志文件系统ext3、ext4：日志文件系统

速度稍快    速度稍慢

数据安全性低    数据安全性高

 9、查前内核支持的文件系统：cat /proc/filesystems

（三）文件系统分类

1、根据其是否支持"journal"功能：

日志型文件系统: ext3, ext4, xfs, ...

非日志型文件系统: ext2, vfat

2、文件系统的组成部分：

内核中的模块：ext4, xfs, vfat

用户空间的管理工具：mkfs.ext4, mkfs.xfs,mkfs.vfat

（四）创建文件系统

mkfs命令：

(1) # mkfs.FS_TYPE /dev/DEVICE

  .ext4  格式化为ext4格式

  .xfs   格式化为xfs格式

  .btrfs 格式化为btrfs格式

  .vfat  格式化为vfat格式

(2) # mkfs -t FS_TYPE /dev/DEVICE

          -L ‘LABEL‘: 设定卷标

           ext4  格式化为ext4格式

     xfs   格式化为xfs格式

     btrfs 格式化为btrfs格式

     vfat  格式化为vfat格式

（3）创建ext文件系统

mke2fs：ext系列文件系统专用管理工具

-t {ext2|ext3|ext4}

-b {1024|2048|4096}

-L ‘LABEL‘

-j: 相当于 -t ext3

mkfs.ext3 = mkfs -t ext3 = mke2fs -j = mke2fs -t ext3

-i #: 为数据空间中每多少个字节创建一个inode；此大小不应该小于block的大小

-N #：为数据空间创建多少个inode

-I 一个inode记录大小128---4096

-m #: 默认5%,为管理人员预留空间占总空间的百分比

-O FEATURE[,...]：启用指定特性

-O ^FEATURE：关闭指定特性

（4）文件系统卷标

指向设备的另一种方法,与设备无关

blkid：块设备属性信息查看

blkid [OPTION]... [DEVICE]

-U UUID: 根据指定的UUID来查找对应的设备

-L LABEL：根据指定的LABEL来查找对应的设备

e2label：管理ext系列文件系统的LABEL

e2label DEVICE [LABEL]

（5）findfs ：查找分区

findfs [options] LABEL=<label>

findfs [options] UUID=<uuid>

（五）调整文件系统

（1）tune2fs调整ext文件系统属性

-l：查看指定文件系统超级块信息；super block

-L "LABEL"：修改卷标

-m #：修改预留给管理员的空间百分比

-j: 将ext2升级为ext3（无损操作），不可逆操作

-o: 调整文件系统的默认挂载选项,–o ^acl（挂载文件系统访问控制列表）

-O: 文件系统属性启用或禁用, –O ^has_journal（启用或禁用日志功能）

-U UUID: 修改UUID号

-c #：指定挂载次数达到#次之后进行自检（0、-1关闭自检功能）

-i #：指定挂载使用#天后进行自检

-l：显示超级块中的信息

（2 ）dumpe2fs

显示文件系统属性信息

   -h：查看超级块信息（分组信息），分区用分组管理

（3）文件系统检测和修复

常发生于死机或者非正常关机之后

挂载为文件系统标记为“dirty”

fsck: File System Check

fsck.FS_TYPE

fsck -t FS_TYPE

-a: 自动修复错误

-r: 交互式修复错误

注意: FS_TYPE一定要与分区上已经存在的文件类型相同

e2fsck：ext系列文件专用的检测修复工具

-y：自动回答为yes

-f：强制修复

（六）挂载与卸载

挂载:将其它文件系统与根文件系统中现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录成为其它文件系统访问入口的行为

卸载:将某文件系统与当前根文件系统的关联关系移除

（1）mount设备 挂载点

设备：UUID、LABLE、/dev/sd#

(1) 设备文件：例如/dev/sda5

(2) 卷标：-L ‘LABEL‘, 例如 -L ‘MYDATA‘

(3) UUID, -U ‘UUID‘：例如 -U ‘0c50523c-43f1-45e7-85c0-a126711d406e‘

(4) 伪文件系统名称：proc, sysfs, devtmpfs, configfs

挂载点：1、目录得事先存在

2、目录没有被其它进程使用

2、目录下原有文件在挂载完成后会被临时隐藏

mount：通过查看/etc/mtab文件显示当前已挂载的所有设备

（2）umount设备/挂载点

注意：挂载的设备（文件系统）没有被其它进程使用

（3）mount常用命令选项

-t vsftype：指定要挂载的设备上的文件系统类型

-r: readonly，只读挂载

-w: read and write, 读写挂载

-n: 不更新/etc/mtab，隐藏挂载

只有cat /proc/mounts可以查看到实际是挂载中的

df -h cat /etc/mtab 都查看不到真实挂载状态

-a：自动挂载所有支持自动挂载的设备(定义在了/etc/fstab文件中，且挂载选项中有auto功能)

-L ‘LABEL‘: 以卷标指定挂载设备

-U ‘UUID‘: 以UUID指定要挂载的设备

-B, --bind: 绑定目录到另一个目录上

-o options：(挂载文件系统的选项)，多个选项使用逗号分隔

async：异步模式

sync：同步模式,内存更改时，同时写磁盘

atime/noatime：是否每次更新atime

diratime/nodiratime：目录的访问时间戳

auto/noauto：是否支持自动挂载,需要与-a选项并用

exec/noexec：是否支持文件系统上的程序自动运行

dev/nodev：是否允许在此文件系统上启用设备文件访问设备内容

loop：挂载为本地回设备（挂载ISO镜像文件时）

remount：重新挂载

ro：只读

rw：读写

acl：启用此文件系统上的acl功能

user/nouser：是否允许普通用户挂载此设备，默认管理员才能挂载

suid/nosuid：是否支持文件系统上程序的suid和sgid权限

Defaults：相当于rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async

注意：默认挂载选项启用的权限是比较丰富的，作为管理员使用时要谨慎对待

 对于外来设备挂载时一定要关闭suid和exec功能，防止病毒入侵与木马自动提权

（4）查看挂载情况:

findmnt MOUNT_POINT

cat /proc/mounts：查看内核追踪到的已挂载的所有设备

查看正在访问指定文件系统的进程

lsof MOUNT_POINT

fuser -v MOUNT_POINT

（5）终止所有在正访问指定的文件系统的进程

fuser -km MOUNT_POINT 正在访问当前目录的用户会被直接踢出登录终端

（6）文件挂载配置文件：/etc/fstab

每行定义一个要挂载的文件系统；

要挂载的设备或伪文件系统：UUID（UUID=""）、LABEL(LABEL="")、设备文件名、伪文件系统名称(proc, sysfs)

挂载点

文件系统类型

挂载选项：defaults    相当于rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async功能集合

转储频率（每多少天做一次完全备份）0：不做备份1：每天转储2：每隔一天转储

自检次序（只有根可以为1）0：不自检1：首先自检一般只有rootfs才用1

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